2003交通安全工程-2-交通安全基本理论.ppt

1、2020/7/20,1,交通安全工程Transportation safety Engineering第二章 交通安全基本理论,课程组 北京交通大学交通运输学院,2020/7/20,2,本章基本内容,第一节 事故致因理论 第二节 事故预防理论 第三节 可靠性理论,2020/7/20,3,第一节 事故致因理论,一、事故致因理论的提出 二、事故频发倾向论 三、事故因果连锁论 四、能量意外释放论 五、系统理论 六、变化的观点,2020/7/20,4,提出的依据： 事故发生的因果性。 思考问题的切入点： “从事故学习事故”：为了防止事故，要知道事故为什么发生，怎样发生的以及如何防止事故的发生。 为什么

2、被称为事故致因理论？ 研究如何通过消除、控制事故致因因素来防止事故的发生。,一、事故致因理论的提出,2020/7/20,5,理论发展的基础： 是一定生产力发展水平的产物。生产力的发展改变生产方式、增强人们对事物规律性的认知能力。 伴随生产方式的变化、人们安全观念的变化，产生了不同的事故致因理论。,2020/7/20,6,理论发展的历程： 1919年提出了事故频发倾向的概念 1936年提出了事故因果连锁理论 1949年提出了流行病学方法 1961年提出了能量转移论 1969年提出了瑟利模型，1978年对该模型修正 1972年提出了人失误的一般模型，扰动起源事故理论 1975年提出了“变化一失误”

3、模型 1980年提出了“变化论”模型 1981年提出了“作用变化与作用连锁”模型 到目前为止，事故致因理论的发展还很不完善，还没有给出对于事故致因进行预测、预防的普遍而有效的方法。,2020/7/20,7,有两个基本观点： 1、事故频发倾向 2、事故遭遇倾向,二、事故频发倾向论,2020/7/20,8,事故频发倾向： 个别人容易发生事故的、稳定的、个人的内在倾向。 对事故频发倾向者可以测试出： 对于发生事故次数较多、可能是事故频发倾向者的人，可以通过一系列的心理学测试来判别。,1、事故频发倾向,2020/7/20,9,事故频发倾向者具有的性格特征,感情冲动，容易兴奋； 脾气暴躁； 厌倦工作、没

4、有耐心； 慌慌张张、不沉着； 动作生硬而工作效率低； 喜怒无常、感情多变； 理解能力低，判断和思考能力差； 极度喜悦和悲伤； 缺乏自制力； 处理问题轻率、冒失； 运动神经迟钝，动作不灵活。,2020/7/20,10,2、事故遭遇倾向,事故遭遇倾向： 某些人员在某些生产作业条件下容易发生事故的倾向。事故发生与作业条件有关。当从事有规则的、重复性作业时，事故倾向较为明显。 事故的发生不仅与个人因素有关，而且与生产条件有关。 对于一些危险性高的职业，作业人员要有一个适应期间，在此期间内新工人容易发生事故。,2020/7/20,11,3、关于事故频发倾向理论,自事故频发倾向提出，关于事故频发倾向者存在

5、与否的问题一直有争议。 从职业适应性角度，当人员的素质不符合职业操作要求时，就容易失误，产生不安全行为，而导致事故。 事故遭遇倾向是对事故频发倾向理论的修正。,2020/7/20,12,三、事故因果连锁论,事故的原因包括三个层次： 直接原因 间接原因 基本原因 由于对事故的各层次的原因的认识不同，形成了不同的事故因果连锁论。 常用事故因果连锁的形式来表达某种事故致因理论。,2020/7/20,13,重点介绍： 1、海因里希的事故因果连锁论 2、轨迹交叉论 3、管理失误论 4、北川彻三德事故因果连锁,2020/7/20,14,1、海因里希的事故因果连锁论,海因里希首先提出了事故因果连锁论 导致事

6、故的各种原因之间及与事故、伤害之间存在一定的因果连锁关系。 该理论认为： 伤害事故的发生不是一个孤立的事件，尽管伤害可能发生在某个瞬间，却是一系列互为因果的原因事件相继发生的结果。,2020/7/20,15,人员伤亡的发生是事故的结果； 事故的发生是由于人的不安全行为或物的不安全状态； 人的不安全行为或物的不安全状态是由于人的缺点造成的； 人的缺点是由于不良环境诱发的，或者是由先天的遗传因素造成的。,海因里希描述的事件连锁关系,2020/7/20,16,事故因果连锁关系的多米诺骨牌效应,2020/7/20,17,2、轨迹交叉论,对海因里希提出观点的质疑： 几乎所有的工业伤害事故都是由于人的不安

7、全行为造成的？ 斯奇巴(Skiba)提出： 操作人员与机械设备两种因素都对事故的发生有影响，只有当两种因素同时出现时，才能发生事故。 轨迹交叉论认为： 事故的发生受人的不安全行为和物的不安全状态的影响。 事故发展进程中，人因素的运动轨迹与物因素的运动轨迹的交点，就是事故发生的时间和空间。,2020/7/20,18,轨迹交叉论事故模型,2020/7/20,19,对轨迹交叉论的总结,许多情况下人的因素与物的因素又互为因果。实际的事故并非简单地按照上述的人、物两条轨迹进行，而是呈现非常复杂的因果关系。 轨迹交叉论强调人的因素、物的因素在事故致因中占有同样重要的地位。通过避免人的不安全行为和物的不安全

8、状态同时、同地出现，来预防事故的发生。 为了有效地防止事故发生必须同时采取措施消除人的不安全行为和物的不安全状态。,2020/7/20,20,3、管理失误论,在海因里希的事故因果连锁轮、轨迹交叉论的基础上，指出管理在企业安全中的重要地位。 两个具有代表性的管理失误论： 博德的事故因果连锁 亚当斯的事故因果连锁,2020/7/20,21,博德的事故因果连锁,2020/7/20,22,博德的事故因果连锁说明,损失：包括人员伤害和财产损坏。可以采取措施最大程度地减少损失。 事故：人、物与能量体接触，且超过了可接受的限度。可采取措施避免接触，防止能量释放。 直接原因：包括人的不安全行为、物的不安全状态

9、。通过预测、发现直接原因，查找基本原因。 基本原因：包括个人原因和工作原因。需要有效地控制。 基本措施：管理控制。,2020/7/20,23,亚当斯的事故因果连锁,将事故的直接原因，即人的不安全行为和物的不安全状态称作现场失误，目的在于提醒人们注意不安全行为及不安全状态的性质。 现场失误是由于企业领导者及事故预防工作人员的管理失误造成的。 管理失误反映企业管理体制问题。,2020/7/20,24,亚当斯的事故因果连锁描述,2020/7/20,25,4、北川彻三事故因果连锁,从四个方面探讨事故发生的间接原因： 技术原因 教育原因 身体原因 精神原因,2020/7/20,26,事故的基本原因,事故

10、的基本原因包括下述三个方面： 管理原因 学校教育原因 社会或历史原因 管理原因可以由企业内部解决，而后两种原因需要全社会的努力才能解决。,2020/7/20,27,四、能量意外释放论,1961年吉布森(Gibson)、1966年哈登(Haddon)等人提出。 基本观点： 不希望或异常的能量转移是伤亡事故的致因，即人受伤害的原因是某种能量向人体的转移; 事故则是一种能量的不正常或不期望的释放。,2020/7/20,28,系统间能量的传递,2020/7/20,29,因能量引起的伤害分类,在能量意外释放论中，把能量引起的伤害分为两大类: 第一类伤害：由于施加了超过局部或全身性的损伤阈值的能量而产生的

11、。 第二类伤害：由于影响局部或全身性能量交换引起的。,2020/7/20,30,影响能量意外释放造成伤害或事故的因素,在一定条件下，某种形式的能量能否造成伤害及事故，主要取决于： 人所接触的能量的大小 接触的时间长短和频率 力的集中程度 受伤害的部位 屏障设置的早晚,2020/7/20,31,预防事故的切入点,防止伤害事故就是防止能量意外释放，防止人体接触能量。 要经常注意生产过程中能量的流动、转换，以及不同形式能量的相互作用，防止发生能量的意外释放或逸出。,2020/7/20,32,分析事故致因的基本方法,确认某个系统内的所有能量源； 确定可能遭受该能量伤害的人员及伤害的可能严重程度； 确定

12、控制该类能量不正常或不期望转移的方法。,2020/7/20,33,防止能量以外释放的屏蔽措施,用安全的能源代替不安全的能源 限制能量 防止能量蓄积 缓慢地释放能量 设置屏蔽设施 在时间或空间上把能量与人隔离 信息形式的屏蔽,2020/7/20,34,五、系统理论,把人-机-环境作为一个系统，研究人、机、环境之间的相互作用，从中发现事故的致因，揭示出预防事故的途径。 系统理论特别关注对人的特性的研究。 系统理论认为，事故来自人的行为与机械特性间的不协调，是多种因素相互作用的结果。 系统理论有多种事故致因模型，瑟利模型、安德森模型具有代表性。,2020/7/20,35,1、瑟利模型,由美国人瑟利(

13、J.Surry)提出 一个典型的根据人的认知过程分析事故致因的理论。 该模型把事故的发生过程分为两个阶段： 危险出现阶段：形成潜在危险。 危险释放阶段：危险由潜在状态变为现实状态。,2020/7/20,36,瑟利模型,2020/7/20,37,事故预防的思路,采用技术的手段 使危险状态充分地显现出来。使操作者能够有更好的机会感觉到危险的出现或释放。 通过培训和教育的手段 提高人感觉危险信号的敏感性，准确理解含义，提高抗干扰能力，做出正确的决策。 通过系统及其辅助设施的设计 使人在做出正确的决策后，有足够的时间和条件做出行为响应，并能够迅速、敏捷、正确地做出行为响应。,2020/7/20,38,

14、2、安德森模型,瑟利模型研究的不足： 在客观已经存在潜在危险的情况下，人与危险之间的相互关系、反馈和调整控制的问题。没有探究何以会产生潜在危险，没有涉及机械及其周围环境的运行过程。 安德森等人对瑟利模型的修正： 增加了一组问题，危险线索的来源及可察觉性，运行系统内的波动(机械运行过程及环境状况的不稳定性)，以及控制或减少这些波动使之与人的行为的波动相一致。,2020/7/20,39,安德森模型,2020/7/20,40,对事故调查的指导； 对事故预防的指导： 从机械和操作者两个方面。,系统理论的指导意义,2020/7/20,41,六、变化的观点,从动态和变化的观点阐述事故的致因。 三个有代表的

15、理论： 扰动起源事故理论（P理论） 变化失误模型 作用变化与作用连锁模型,2020/7/20,42,1、扰动起源事故理论（P理论）,生产活动由一组自觉或不自觉地指向某种预期的或不测的结果的相继出现的事件组成。 生产活动是在一种自动调节的动态平衡中进行的，在事件的稳定运动中向预期的方向发展。 生产系统会受外界影响，这种影响为扰动，扰动作用于行为者（引起事件的人或物）。 当行为者能够适应不超过其承受能力的扰动时，生产系统可以维持动态平衡而不发生事故。否则，出现事故过程。 事故过程中，一次引起其他变化或能量释放，作用于下一个行为者，形成连锁反应。 如果下一行为者能够承受冲击，则依据行为者的条件、事件

16、的自然法则，过程继续进行。,2020/7/20,43,2、变化失误模型,又称变化分析方法。 主要观点： 运行系统中与能量和失误相对应的变化是事故发生的根本原因。没有变化就没有事故。 人们能感觉到变化的存在，也能采用一些基本的反馈方法去探测那些有可能引起事故的变化。 对变化的敏感程度，是衡量各级企业领导和专业安全人员的安全管理水平的重要标志。 并非所有的变化均能导致事故，关键在于人们是否能够适应客观情况的变化。,2020/7/20,44,应用变化分析方法主要情况,主要有两种情况： 当观察到系统发生的变化时，探求这种变化是否会产生不良后果。如果是，则寻找产生这种变化的原因，进而采取相应的措施； 当

17、观察到某些不良后果后，先探求是哪些变化导致了这种后果的产生，进而寻找产生这种变化的原因，采取相应的措施。,2020/7/20,45,考虑的变化类型,在变化分析中，常见的变化有以下9类： 计划的变化和未计划的变化 实际的变化和潜在的变化 时间的变化 技术的变化 人的变化 社会的变化 组织的变化 操作的变化 宏观的变化和微观的变化,2020/7/20,46,寻找变化的途径,可由下列因素的现在状态、以前状态的差异来发现变化： 对象物、防护装置，能量等 人员 任务、目标、程序等 工作条件，环境，时间安排等 管理工作，监督检查等,2020/7/20,47,3、作用变化与作用连锁模型,系统元素在其他元素或

18、环境因素的作用下发生变化，这种变化主要表现为元素的功能降低。 该元素的变化以某种形态作用于相邻元素，引起相邻元素的变化，产生连锁作用。 连锁作用造成人的失误或物的故障传播，导致事故。,2020/7/20,48,可采取的预防措施,排除作用源 抑制变化 防止系统进入危险状态 使系统脱离危险状态,2020/7/20,49,第二节 事故预防理论,思考问题： 为什么要预防事故的发生？ 如何预防事故的发生？,2020/7/20,50,介绍的内容,一、事故预防目标 二、海因里希提出的工业安全公理 三、事故预防的3E准则 四、事故预防工作的五个阶段 五、人机匹配法,思考题： 为什么要预防事故的发生？ 如何预防

19、事故的发生？,2020/7/20,51,一、事故预防目标,事故预防的目标，包括三个方面： 1、道德的目标 2、法律的目标 3、经济的目标,2020/7/20,52,二、海因里希提出的工业安全公理,海因里希提出了工业事故预防的十项原则，称为海因里希工业安全公理。具体内容如下： 1、人员伤亡的发生，往往是处于一系列因果连锁末端的事故的结果；而事故常常起因于人的不安全行为或物的不安全状态。 2、人的不安全行为是多数工业事故的原因。 3、由于不安全行为而受到了伤害的人，他已经重复了几乎300次以上的这种不安全的行为，只是没有造成伤害。,2020/7/20,53,二、海因里希提出的工业安全公理,4、在工

20、业事故中，人员受到伤害的严重程度具有随机性。大多数情况下，人员在事故发生时可以免遭伤害。 5、人员产生不安全行为的主要原因有： 不正确的态度或行为习惯； 缺乏知识或操作不熟练； 身体状况不佳； 物的不安全状态及不良的物理环境。,2020/7/20,54,二、海因里希提出的工业安全公理,6、防止工业事故的四种有效的方法是： 工程技术方面的改进； 对人员进行说服、教育； 人员调整； 惩戒。 7、防止事故的方法与企业生产管理、成本管理及质量管理的方法类似。 8、企业领导者有进行事故预防工作的能力，并且能把握进行事故预防工作的时机，因而应该承担预防事故工作的责任。,2020/7/20,55,二、海因里

21、希提出的工业安全公理,9、专业安全人员及车间干部、班组长是预防事故的关键，他们工作的好坏对能否做好事故预防工作有很大影响。 10、除人道主义动机之外，两种强有力的经济因素也是促进企业事故预防工作的动力： 安全的企业，其生产效率也高；不安全的企业，其生产效率也低； 事故后用于赔偿及医疗费用的直接经济损失，只占事故总经济损失的五分之一。,2020/7/20,56,三、事故预防的3E准则,在海因里希提出的工程技术方面改进、说服教育、人事调整和惩戒四种对策的基础上，归纳为事故预防的3E原则： 工程技术（Engineering）：利用工程技术手段消除不安全因素，实现生产工艺、机械设备等生产条件的安全；

22、教育（Education）：利用各种形式的教育和训练，使职工树立“安全第一”的思想，掌握安全生产所必须的知识和技能； 强制（Enforcement）：借助于规章制度、法规等必要的行政、法律的手段约束人们的行为。,2020/7/20,57,对3E准则的说明,3E准则中， 安全技术对策着重解决物的不安全状态的问题； 安全教育对策和安全管理对策则主要着眼于人的不安全行为的问题，安全教育对策主要使人知道应该怎么做，而安全管理对策则要求人必须怎么做。 为了防止事故发生，不仅要在安全技术、教育、管理三个方面实施事故预防与控制的对策，而且还应始终保持三者间的均衡，合理地采用相应措施，才有可能搞好事故预防工作

23、。,2020/7/20,58,以城市道路交通为例说明3E准则,工程措施： 改进汽车设计，采用耐撞击的车身结构、安全玻璃、安全带、气囊、靠枕、防滑轮胎、灵敏可靠的制动器、变光灯、安全油箱等； 改善道路设计，在城市道路两侧设人行道，尽量避免形成多于四路相交的复杂交叉口，必要时封闭与干线街道相交的某些横向街道，修建环岛或立交道口等； 修建安全设施，如设人行横道、修建人行过街天桥或人行过街地道、安装信号灯和安全监测设备、设立护栏、设置交通安全标志等。,2020/7/20,59,以城市道路交通为例说明3E准则,执法管理： 制订和严格执行交通法规； 制订驾驶员甑选标准，对驾驶员实行考核，颁发驾驶执照，加强

24、对驾驶员的管理； 拟定车辆检验标准，办理车辆牌照，严格车辆管理； 控制车辆进入道路的数量； 限制车速，将无法达到某种车速的车辆分离出去，也不允许车速超标； 按车流分布规律组织交通； 纠正违法，维护正常交通秩序。,2020/7/20,60,以城市道路交通为例说明3E准则,安全教育： 学校教育：对在校学生进行交通法规、交通安全和交通知识教育。 社会教育：通过报刊、广播、电视、广告等方式，广泛宣传交通安全的意义和交通法规，同时对驾驶员定期进行专业技术知识、守法思想、职业道德、交通安全等方面的教育。,2020/7/20,61,四、事故预防工作的五个阶段,1、建立健全事故预防工作组织，建立事故预防工作体

25、系，并切实发挥其效能。 2、通过对事故原始记录的反复研究，实地调查、检查、观察及对有关人员的询问、判断、研究，找出存在的问题。 3、分析事故及不安全问题产生的原因。找出其直接原因和间接原因，主要原因和次要原因。 4、针对原因，选择恰当的改进措施。包括工程技术的改进、对人员说服教育、人员调整、制定及执行规章制度等。 5、实施改进措施。在实施过程中要进行监督。,2020/7/20,62,改进的事故预防工作模型,2020/7/20,63,五、人机匹配法,为了防止事故的发生，充分考虑人和机的特点，防止出现： 人的不安全行为 物的不安全状态 人和机的不匹配,2020/7/20,64,1、防止人的不安全行

26、为,可采取的具体措施包括： (1)职业适应性检查； (2)人员的合理选拔和调配； (3)安全知识教育； (4)安全态度教育； (5)安全技能培训； (6)制定作业标准和异常情况处理标准； (7)作业前的培训； (8)制定和贯彻实施安全生产规章制度； (9)开好班前会； (10)实行确认制； (11)作业中的巡视检查，监督指导； (12)竞赛评比，奖励惩罚； (13)经常性的安全教育和活动。,2020/7/20,65,2、防止物的不安全状态,消除物的不安全状态的工作重点： 放在提高技术装备的安全化水平上。 技术装备安全化水平的提高有助于改善安全管理和防止人的不安全行为。,2020/7/20,66

27、,提高技术装备安全化水平的措施,大力推行本质安全技术： 失误-安全功能。指操作者即使操纵失误也不会发生事故和伤害。设备、设施或工艺技术具有自动防止人的不安生行为的功能。 故障-安全功能。指设备、设施发生故障或损坏时还能暂时维持正常工作或自动转变为安全状态。 特别强调： 安全功能应该潜藏于设备、设施或工艺技术内部。在它们的规划设计阶段就被纳入，而不应在事后再行补偿。,2020/7/20,67,3、人机相互匹配,随着科学技术的进步，人类的生产劳动越来越多地为各种机器所代替。 人与机器各有自身的特点，人机分工合理，有利于整个系统最佳效率的发挥。 将人和机器特性有机结合起来，可以组成高效、安全的人机系

28、统。 充分发挥人与机器各自的优点，根据人与机器功能特征的不同，进行人和机器的功能分配。,2020/7/20,68,人与机器功能特征的比较,2020/7/20,69,利用人的有利条件,能判断被干扰阻碍的信息； 在图形变化的情况下，能识别图形； 对多种输入信息能辨认； 对于发生频率低的事态，判断时人的适应性好； 解决需要归纳推理的问题； 对意外发生的事态能预知、探讨，要求报告欣喜状况时，用人较好。,2020/7/20,70,利用机器的有利条件,对决定的工作能反复计算，能储存大量的信息资料； 迅速地给予很大的物理力； 整理大量的数据； 受环境限制，由人来完成有危险或易犯错误的作业； 需要调整操作速度

29、； 对操纵器需要精密的施加力； 需要施加长时间的力时，用机器好。,2020/7/20,71,人机相互匹配的总结,在进行人、机功能分配时，应该考虑的因素： 人的准确度、体力、动作速度及知觉能力的基本界限； 机器的性能、维持能力、正常动作能力、判断能力及成本的基本界限。 人、机分别适合的工作： 人：智力、视力、听力、综合判断力、应变能力及反应能力要求较高的工作； 机器：承担功率大、速度快、重复性作业及持续作业的任务。 特别注意： 高度自动化的机器，也需要人员来监视其运行情况。在异常情况下需要由人员来操作，以保证安全。,2020/7/20,72,一、可靠性的基本术语 二、系统可靠度 三、人的可靠性,

30、第三节 可靠性理论,2020/7/20,73,一、基本术语,1、可靠性、维修性和有效性 2、可靠度、维修度和有效度 3、用时间计量的可靠度、维修度和有效度 4、可靠度函数和故障率,2020/7/20,74,1、可靠性、维修性和有效性,可靠性 经典定义：产品或系统（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力； “结构可靠性”：设备或系统本身不出故障的概率； “性能可靠性”：满足精度要求的概率。,2020/7/20,75,维修性 对于可修复的产品，一旦出现故障是可能修复的，修复的能力通常用维修性表示； 维修性是指在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到

31、能完成规定功能的能力。,2020/7/20,76,有效性 反映产品的有效工作能力，即可以维修的产品在某时刻具有或维持规定功能的能力；,2020/7/20,77,耐久性： 当按着规定的程序和方法进行维修时，产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能的能力。,2020/7/20,78,狭义可靠性： 包括“结构可靠性”和“性能可靠性”。 广义可靠性： 考虑产品的有效性和耐久性。,2020/7/20,79,2、可靠度、维修度和有效度,可靠度： 衡量可靠性的尺度，它是指产品或系统（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。 维修度： 表示维修难易的客观指标。是在规定

32、条件下和规定时间内，可修复产品或系统（设备）在发生故障后能够完成维修的概率。 “规定的条件”与维修人员的技术水平、熟练程度、维修方法、备件以及补充部件的后勤体制等密切相关。 有效度： 就是在某种使用条件下和规定的时间内，产品或系统（设备）保持正常使用状态的概率。,2020/7/20,80,给定某使用时间t，维修所容许的时间（远小于t），设某产品的可靠度R(t) 、维修度M(t)和有效度A(t,)，则它们之间的关系为：,可靠度、维修度和有效度的关系,2020/7/20,81,满足有效度的方法,为了满足某种有效度，有两种方法： 高可靠度，则产品的初始费用过高； 低可靠度，高维修度。这样就会经常发生

33、故障，提高了维修费用。 设计师必须在产品的价值和产品的可靠度二者之间进行均衡。,2020/7/20,82,理解三个概念： 故障前平均工作时间（MTTF） 平均故障间隔时间（MTBF） 平均故障修复时间（MTTR）,3、用时间计量的可靠度、维修度和有效度,2020/7/20,83,不可修复的产品，由开始工作直到发生故障前连续的正常工作时间。可以认为是0内的一个任意可能值； 对某一产品或零件的故障前的平均时间，理解为它们连续正常工作时间的数学期望。,(1)故障前平均工作时间（MTTF）,式中：f(t)为寿命的概率密度函数。 在可靠性理论中，它也是故障概率密度函数。,2020/7/20,84,产品发

34、生了故障后经过修理或更换零件仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。,(2)平均故障间隔时间（MTBF）,式中 n各单元发生故障的总次数； ti 第i-1到第i次故障间隔时间。,2020/7/20,85,产品出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间。,(3)平均故障修复时间（MTTR）,式中 n各单元发生故障的总次数； i第i次故障修复时间。,2020/7/20,86,讨论三个问题： 可靠度函数 故障率曲线 系统的单元故障概率,4、可靠度函数和故障率,2020/7/20,87,(1)可靠度函数,在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数。设可靠度为 ，不可靠度为 ，则有,式中： 故障（或失效

35、）概率密度函数，表示在时刻t后的一个单位时间内，产品故障数与产品总数之比。,2020/7/20,88,故障（或失效）概率的定义,对于故障（或失效）概率的定义，亦即工作到某时刻尚未故障（或失效）的产品，在该时刻后单位时间内发生故障（或失效）的概率，它反映时刻的失效速率，也称为瞬时失效率。,2020/7/20,89,(2)故障率曲线,在实际使用过程中的产品或机械零件，如不进行预防性维修或对于不可修复的产品，其故障率随时间而变化。,2020/7/20,90,电子、机械部件故障率曲线,2020/7/20,91,故障率曲线说明,早期故障期 故障率由极高值很快地降下来。主要是由于零件加工和部件装配等方面不

36、当引起的。 偶然故障期 故障率降到很低而进入稳定的状态，其故障率可是视为常量。这个时期是零件的正常使用期。在这个时期中发生的故障都是因为偶然原因引起的。 耗损故障期 产品经历上述两个时期的使用后，由于材料的疲劳、蠕变和磨损等原因，使零件发生裂纹、尺寸的永久改变。间隙增大、冲击加剧、噪音增大等后果，而使故障率急剧地增大。,2020/7/20,92,(3)系统的单元故障概率,可修复系统的单元故障概率，取决于： 单元故障率（指单位时间内故障发生的频率） 单元修复率（指单位时间内元件修复的频率）,不可修复系统的单元故障概率，取决于： 单元故障率的时间分布函数。,2020/7/20,93,系统可靠度是建

37、立在系统中各个零（元）部件之间的作用关系和这些零（元）部件本身可靠度的基础上。 产品的系统可分为贮备系统、非贮备系统和复杂系统： 贮备系统又可分为工作贮备（也称热贮备，在贮备期间部件又可能失效，而且可以立即更换掉故障部件，并取而代之）； 非工作贮备（也称冷贮备，在贮备期间部件不会发生失效或失效率很小）。,二、系统可靠度,2020/7/20,94,基于可靠性的系统分类,2020/7/20,95,1、串联系统,串联系统的特点： 组成系统的所有单元中，任一单元故障就会导致整个系统发生故障；或者说只有当系统中所有单元都正常工作时，系统才能正常工作的系统称为串联系统；,2020/7/20,96,串联系统

38、设计时应考虑的内容,从设计角度，提高串联系统的可靠度的措施： 提高单元可靠度； 尽可能减少串联单元数目； 等效地缩短任务时间。,2020/7/20,97,2、并联系统,并联系统属于工作贮备系统。 并联系统具有的特征： 系统中只要有一个单元正常工作，系统就能正常工作；只有系统中所有单元都失效，系统才失效。,2020/7/20,98,并联系统可靠度的计算,2020/7/20,99,3、混合系统,混合系统：串并联的组合。 处理方法： 在这种情况下，可以先把每一组成单元（串联与并联）的可靠度求出，转换成单纯的串联或并联系统，然后求出系统的可靠度。,2020/7/20,100,4、表决系统,表决系统的特

39、征： 系统中的n个单元中，至少要有k（ ）个单元正常工作，系统才能正常工作，也称为 系统。,2020/7/20,101,5、非工作贮备系统（冷贮备）,考虑n=2时的贮备系统，一台部件工作，另一台部件备用。 概率计算： 假定备用期间不失效并且开关是理想的，根据复合事件概率的计算方法，可得系统的可靠度。,2020/7/20,102,6、复杂系统,有些系统中，各单元之间并不能简单归纳为上述哪一类系统模型，它是一种网络结构的可靠性问题，这类系统即复杂系统。,计算复杂系统的可靠度可用布尔真值表法、结构函数法、最小路集法、概率分解法、联络矩阵法等。,2020/7/20,103,为什么研究人的可靠性？ 人在

40、各种工程系统的可靠性中起着重要的作用，因为各种系统都是由人这个环节使之相互联系的。为了使可靠性分析有意义，必须考虑人的可靠性因素。,三、人的可靠性,2020/7/20,104,人的可靠性定义： 人在系统工作的任何阶段，在规定的最小时间限度内(假定时间要求是给定的)成功地完成一项工作或任务的概率； 如何提高人的可靠性： 在系统设计阶段，遵循人的因素的原则能有效地提高人的可靠性。仔细地挑选和培训有关人员等也有助于提高人的可靠性。,2020/7/20,105,1、应力 职业应力 操作人员的应力特征 个人的应力因素 2、人的差错（失误） 人的差错分类 人的故障模式 人的差错概率估计 3、人的可靠性分析

41、方法 4、人的差错预防办法 人机系统分析法 差错原因排除程序 质量控制小组法 防止操作人员发生差错的预防措施 5、容错与防错措施,介绍的基本内容,2020/7/20,106,1、应力,应力是影响人的行为及其可靠性的一个重要因素。显然，一个承受过重应力的人会有较高的可能性造成失误。 研究表明，人的工作效率与应力（或忧虑）之间存在一定的关系。,2020/7/20,107,（1）应力与工作效率关系曲线,2020/7/20,108,对应力的说明,应力不完全是一种消极因素。适度的应力有利于把人的功效提高到最佳状态； 如果应力过轻，任务简单且单调，反而使人会觉得工作没有意义而变得迟钝，因而人的功效不会达到

42、高峰状态； 若应力过重，超过中等应力情况下，将引起人的功效下降。引起下降的原因是多方面的，如疲劳、忧虑、恐惧或其它心理上的应力。,2020/7/20,109,（2）职业应力,职业应力可分为以下四种类型： 类型I：与工作负荷有关。在超负荷工作的情况下，任务要求超过了个人满足要求的能力；同样，在低负荷工作的况下，一个人完成的工作调动不起积极性。低负荷工作的例子有：不需要动脑筋；没有发挥个人专长和技能的机会；重复性工作。 类型：与职业变动有关。职业改变破坏了个人行为上的、心理上的和认识上的功能模式。这种应力类型出现在与生产率和增长有关的机构中。职业变动的形式如调整编制、职务提升、科研开发和重新安置等

43、。 类型：与职业上受到挫折有关。当工作不能满足预先的目标时，会导致这种情况。如缺乏联系、分工不明确、官僚主义、缺乏职业开发准则等。 类型：其它可能的职业性环境因素，如振动、噪声、高温、光线太暗或太亮、不好的人际关系等。,2020/7/20,110,（3）操作人员的应力特征,人都有一定的局限性，当执行某一具体任务时，若超过这些限度，差错的发生概率就会上升。 为了使人的差错减到最小，在设计阶段应考虑到操作人员的能力限度和特征。 操作人员可能受到的应力特征表现在： 反馈给操作人员的信息不充分，不能确定其工作正确与否； 要求操作人员迅速地对两个或两个以上的显示值做出比较； 操作人员要在很短时间内做出决策； 要求操作人员延长监视时间； 为了完成一项任务，所要做的步骤很多； 有一个以上的显示值难以辨认； 要求同时高速完成一个以上的控制； 要求操作人员高速完成操作步骤； 要求根据不同来源收集到的数据做出决策。,2020/7/20,111,（4）影响个人应力的因素,一般工作人员可能因某种